專利名稱：用以減少電磁干擾影響的變壓器及其適用的電源轉換電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種變器，尤其涉及一種用以減少電磁干擾影響的變壓器及 其適用的電源轉換電路。
背景技術：
變壓器為各式電器設備中經常使用的電子元件。請參閱圖1，其為公知
變壓器的結構示意圖。如圖1所示，該變壓器1主要包含一磁芯組ll(magnetic core assembly)、 一繞線基座12(bobbin)、 一初級繞線13與一次級繞線(未圖 示)等。其中，初級繞線13及次級繞線采用三明治繞法的方式疊繞于繞線基 座12的繞線區(qū)中，即初級繞線13分為兩部分而將次級繞線包覆于其中，且 初級繞線13及次級繞線的兩兩相鄰處利用膠帶(tape)使其彼此絕緣分離。磁 芯組11通常為EE型磁芯組(EE-core)、 EI型磁芯組(EI-core)或ER型磁芯組 (ER-core)，其可將軸心111設置于繞線基座12的套管121內，使磁芯組11 與初級繞線13及次級繞線產生電磁耦合感應，借以達到電壓轉換的目的。
雖然公知變壓器1確實可達到電壓轉換的功效，但是當變壓器1應用于 一電源轉換電路(未圖示)中時，變壓器1的初級繞線13會與電源轉換電路的 一開關元件電連接，通過該開關元件的導通與斷開而來控制流經初級繞線13 上的電流，然而當開關元件反復地作切換的動作時，會于初級繞線13上產 生很大的電流變化，進而產生電磁干擾(Electromagnetic Interference; E.M.I.)， 且初級繞線13上越鄰近開關元件的位置其電磁干擾越明顯，而電磁干擾的 產生會影響初級繞線13及次級繞線的電磁耦合率，并增加變壓器1的漏電 感，進而使變壓器1的運行效率降低。
因此，如何發(fā)展一種可改善公知技術缺陷的用以減少電磁干擾影響的變 壓器及其適用的電源轉換電路，實為目前迫切需要解決的問題。

發(fā)明內容
5本發(fā)明的主要目的在于提供一種用以減少電磁干擾影響的變壓器及其 適用的電源轉換電路，解決公知變壓器應用于電源轉換電路且與開關元件電 連接時，初級繞線因開關元件反復地切換所產生的電磁干擾會影響其與次級 繞線間的電磁耦合率，使得變壓器的運行效率降低的缺陷。
為達上述目的，本發(fā)明的一較廣義實施方式為提供一種變壓器，至少包
含:繞線基座；磁芯組，部分穿設繞線基座；第一初級繞線，纏繞于繞線基座 上，且由第一繞線部及第二繞線部所構成，其中第一繞線部的電磁干擾大于 第二繞線部；次級繞線，纏繞于第一初級繞線上；以及第一屏蔽元件，設置 于第一初級繞線及次級繞線之間，用以阻隔第一初級繞線的電磁干擾傳導至 次級繞線；其中，第一初級繞線的第一繞線部與磁芯組相鄰設，以通過磁芯 組來屏蔽第一繞線部的電磁干擾，第二繞線部纏繞于第一繞線部上而與次級 繞線相鄰近，以增加第一初級繞線及次級繞線的電磁耦合率。
本發(fā)明的另一較廣義實施方式為提供一種電源轉換電路，至少包含開 關元件；電源輸入端，用以接收電源信號；以及變壓器，與電源輸入端及開 關元件電連接，用以接收并轉換電源信號，變壓器至少包含:繞線基座；磁芯 組，部分穿設繞線基座；第一初級繞線，纏繞于繞線基座上，且具有第一繞 線部及第二繞線部，其中第一繞線部與開關元件電連接，第一繞線部的電磁 干擾大于第二繞線部；次級繞線，纏繞于第一初級繞線上；以及第一屏蔽元 件，設置于第一初級繞線及次級繞線之間，用以阻隔第一初級繞線的電磁干 擾傳導至于次級繞線；其中，第一初級繞線的第一繞線部與磁芯組相鄰設， 以通過磁芯組來屏蔽第一繞線部的電磁干擾，第二繞線部纏繞于第一繞線部 上而與次級繞線相鄰，以增加第一初級繞線及次級繞線的電磁耦合率。
本發(fā)明可減少變壓器受電磁干擾的影響，而提升變壓器的第一初級 繞線、第二初級繞線與次級繞線間的電磁耦合率，使得變壓器可減少漏 電感而提高轉換效率。


圖l:其為公知變壓器的結構示意圖。
圖2:其為本發(fā)明優(yōu)選實施例的電源轉換電路的電路結構圖。
圖3:其為圖2所示的變壓器的由最外層繞線至磁芯組的軸心的剖面結構示意圖。
其中，附圖標記說明如下
I、 22:變壓器
II、 224:磁芯組 12、 223:繞線基座 13:初級繞線
III、 2241:軸心
121:套管 2:電源轉換電路 21:開關元件 23:第一初級繞線 24:第二初級繞線
25、 26、 27、 28、 29:次級繞線 30:絕緣物質
200:第一輔助繞線 201:第二輔助繞線 211:控制端 212:第一電流傳導端 213:第二電流傳導端 221:第一屏蔽元件
222:第二屏蔽元件
231:第一繞線部
232:第二繞線部
241:第三繞線部
242:第四繞線部
231a、 232a、 241a、 242a:端部
VIN:電源輸入端 Cl:電容 Rl:電阻 Jl:跳線路徑Gl、 G2:接地端
Pl、 P2、 P3、 P4、 P6、 P7、 P8、 P9、 PIO、 Pll、 P13、 P14:接腳
具體實施例方式
體現本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細敘述。 應理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā) 明的范圍，且其中的說明及圖示、在本質上是當作說明之用，而非用以限制 本發(fā)明。
請參閱圖2，其為本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用可減少電磁干擾影響的變壓 器的電源轉換電路的電路結構圖。如圖2所示，本實施例的電源轉換電路2 主要包含一電源輸入端VIN， 一開關元件21以及一變壓器22。變壓器22分 別與電源輸入端VIN及開關元件21電連接，且包含一初級繞線、 一次級繞 線、 一第一屏蔽元件221、 一第二屏蔽元件222以及多個接腳P1 P4、 P6 P11 以及P13 P14。
在本實施例中，初級繞線可為但不限于由一第一初級繞線23及一第二 初級繞線24所構成，其中第一初級繞線23分別連接于變壓器22的接腳P4 及P3，第二初級繞線24則分別連接于變壓器22的接腳P2及P3，且通過接 腳P3而與第一初級繞線23電連接。次級繞線則可為但不限于由多個次級繞 線25 29所構成，且多個次級繞線25~29依序連接于變壓器22的接腳P14 及Pll、接腳P11及P13、接腳P13及P10、接腳P10及P8、接腳P10及P9。 第一初級繞線23及第二初級繞線24與多個次級繞線25~29間可通過一磁芯 組224(如圖3所示)而產生電磁耦合感應。
在一些實施例中，第一初級繞線23的圈數為例如26匝，第二初級繞線 24的圈數同樣為例如26匝，另夕卜，多個次級繞線25 29的圈數各為例如8、 4、 2、 8、 6匝，故多個次級繞線25~28分別產生-5V、 3.3V、 5V以及12V 的電壓輸出，然而第一初級繞線23、第二初級繞線24、多個次級繞線25 29 的圈數，以及多個次級繞線25 28的電壓輸出大小并不以此為限，可依變壓 器22的實際電壓需求而有不同的實施方式。
在本實施例中，第一屏蔽元件221及第二屏蔽元件222分別設置于第一 初級繞線23及第二初級繞線24與多個次級繞線25 29之間。又在一些實施例中，第一屏蔽元件221及第二屏蔽元件222可為但不限于連接至變壓器22 的接腳P6而與接地端G1連接。
在一些實施例中，變壓器22還可具有一第一輔助繞線200及一第二輔 助繞線201。第一輔助繞線200連接于變壓器22的接腳P6及P7，且通過接 腳P6而與第一屏蔽元件221及第二屏蔽元件222電連接，該第一輔助繞線 200用以提供控制開關元件21動作的一脈寬調變(PWM)控制器(未圖示)所需 的電源。第二輔助繞線201則與變壓器22的接腳Pl及P2連接，并通過接 腳P2而與第一初級繞線23電連接，該第二輔助繞線201用以提供額外的電 源給電源轉換電路2的內部元件。
在本實施例中，電源輸入端VIN連接于變壓器22的接腳P2而與變壓器 22的第二初級繞線24及第二輔助繞線201電連接，且可經一電容Cl及一 電阻R1而與開關元件21電連接，該電源輸入端VIN用以接收一電源信號， 并提供該電源信號至變壓器22的第一初級繞線23、第二初級繞線24以及第 一輔助繞線200。
開關元件21與電源輸入端VIN及變壓器22電連接，且可為但不限于由 一N溝道的金屬氧化物半導體場效晶體管(NMOS)所構成，該開關元件21具 有一控制端211、 一第一電流傳導端212及一第二電流傳導端213，其中控 制端211用以接收脈寬調變控制器所傳來的控制信號，控制第一電流傳導端 212及第二電流傳導端213之間導通或斷開，而第一電流傳導端212連接至 變壓器22的接腳P4而與第一初級繞線23電連接，第二電流傳導端213則 通過一電阻R1而連接至接地端G2。借此，當電源轉換電路2的電源輸入端 VIN接收電源信號時，電源轉換電路2便可通過控制開關元件21的切換而 控制流經變壓器22的第一初級繞線23及第二初級繞線24的電流，以使變 壓器22的多個次級繞線25~29感應而產生不同的電壓輸出。
以下將以圖3來配合說明圖2所示的變壓器結構，且在本實施例中，變 壓器22的立體結構的外觀與圖1所示的公知變壓器1相似，換言之，變壓 器22可以穿設于繞線基座的磁芯組的軸心為軸將變壓器22區(qū)分為第一區(qū)域 及第二區(qū)域，其中第一區(qū)域由變壓器22最外層的繞線至磁芯組224的軸心 2241，而第二區(qū)域則相對于第一區(qū)域，涵蓋由磁芯組224的軸心2241至變 壓器22的另一最外層繞線的范圍，由于第一區(qū)域與第二區(qū)域以磁芯組224
9的軸心2241為軸而呈現鏡像對稱，因此圖3中主要以變壓器22的第一區(qū)域 來說明本發(fā)明的變壓器22的細部結構。另外，為了能更清楚了解本發(fā)明技 術，在圖3中直接標明第一初級繞線23、第二初級繞線24、第一輔助繞線 200、第二輔助繞線201以及多個次級繞線25~29的各自兩端部所對應連接 的變壓器22接腳的標記。
請參閱圖3，并配合圖2，其中圖3為圖2所示的變壓器的由最外層繞 線至磁芯組的軸心的剖面結構示意圖。如圖2及圖3所示，本實施例的變壓 器22主要包含第一初級繞線23、第二初級繞線24，多個次級繞線25 29、 第一屏蔽元件221、第二屏蔽元件222、繞線基座223以及磁芯組224。在本 實施例中，繞線基座223的立體結構與圖1所示的繞線基座12相似，用以 供第一初級繞線23、第二初級繞線24以及多個次級繞線25~29纏繞，且第 一初級繞線23及第二初級繞線24與多個次級繞線25~29于繞線基座223上 的纏繞方式可為但不限于三明治繞法，即第一初級繞線23及第二初級繞線 24將多個次級繞線25~29包覆于其中。
在本實施例中，磁芯組224的立體結構與圖1所示的磁芯組11相似， 磁芯組224的軸心2241部分穿設繞線基座223的套管(未圖示)而位于繞線基 座223的中心，用以使第一初級繞線23及第二初級繞線24與多個次級繞線 25~29產生電磁耦合感應，使變壓器22達到電壓轉換的目的。
在本實施例中，第一初級繞線23纏繞于繞線基座223上，且可由第一 繞線部231及第二繞線部232所構成，其中第一繞線部231的端部231a連 接于變壓器22的接腳P4而與開關元件21的第一電流傳導端212電連接， 且第一繞線部231與磁芯組224相鄰設，而第二繞線部232則纏繞于第一繞 線部231上，且第二繞線部232的端部232a連接于變壓器22的接腳P3。
在本實施例中，第一屏蔽元件221可為但不限于由金屬薄片所構成，且 纏繞于第一初級繞線23上，另外，第一屏蔽元件221與第一初級繞線23之 間設置一絕緣物質30，例如絕緣膠帶，以達到隔離第一屏蔽元件221與第一 初級繞線23的效用。
次級繞線26、 27分別纏繞于第一屏蔽元件221上，而其余的次級繞線 25、 28、 29則纏繞于次級繞線26、 27上。第二屏蔽元件222設置于多個次 級繞線25 29上，且可為但不限于由一金屬薄片所構成。在一些實施例中，次級繞線25~29與第一屏蔽元件221、第二屏蔽元件222之間分別設置絕緣 物質30而彼此隔離，另外次級繞線25、 28、 29與次級繞線27之間同樣通 過設置絕緣物質30而彼此隔離。
在本實施例中，第二初級繞線24纏繞于第二屏蔽元件222上，且可由 第三繞線部241及第四繞線部242所構成，其中第三繞線部241的端部241a 連接于與變壓器22的接腳P2而與電源轉換電路2的電源輸入端VIN電連接， 且第三繞線部241鄰設于第二屏蔽元件222進而與多個次級繞線25 29相鄰 近，第四繞線部242則纏繞于第三繞線部241上，且通過端部242a連接于 變壓器22的接腳P3而與第一初級繞線23電連接。當然，在其它實施例中， 第二初級繞線24與第二屏蔽元件222之間也可設置絕緣物質30而彼此隔離。
在一些實施例中，變壓器22的第一輔助繞線200及第二輔助繞線201 則可纏繞于第二初級繞線24上而位于變壓器22的最外層，且第一輔助繞線 200及第二輔助繞線201的兩側分別設有絕緣物質30，即第一輔助繞線200 及第二輔助繞線201與第二初級繞線24之間可通過絕緣物質30來進行隔絕。 由于第一輔助繞線200與第二輔助繞線201是設置于變壓器22的繞線基座 223的最外層而包覆第一初級繞線23、第二初級繞線24、多個次級繞線 25 29、第一屏蔽元件221以及第二屏蔽元件222，故可使變壓器22的結構 較為緊實，進而加強第一初級繞線23、第二初級繞線24與多個次級繞線 25 29之間的電磁耦合率。
請再參閱圖2并配合圖3，當電源轉換電路2的開關元件21通過控制端 211所接收的控制信號而重復地作切換動作時，會于第一初級繞線23及第二 初級繞線24上產生極大的電磁干擾，且由于第一初級繞線23的第一繞線部 231的端部231a直接與開關元件21的第一電流傳導端212電連接，故第一 繞線部231的電磁干擾相對大于第二繞線部232，然而因為第一繞線部231 設置于變壓器22的繞線基座223的最內層且靠近磁芯組224，因此變壓器 22便可通過磁芯組224的軸心2241來屏蔽第一繞線部231上的電磁干擾， 進而減少變壓器22的內部元件受電磁干擾的影響。此外由于電磁干擾較小 的第二繞線部232纏繞于第一繞線部231上而與多個次級繞線25~29鄰近， 因此可提升第一初級繞線23與多個次級繞線25~29間的電磁耦合率。
再者，由于第二初級繞線24的第三繞線部241的端部241a連接于變壓器22的接腳P2而與電源轉換電路2的電源輸入端VIN電連接，進而接收電 源輸入端VIN所傳送的電源信號，而第四繞線部242相較于第三繞線部241 則較為靠近開關元件21的第一電流傳導端212，故第三繞線部241的電磁干 擾小于第四繞線部242，又因第三繞線部241設置于第二屏蔽元件222上而 與次級繞線25~29相鄰設，而第四繞線部242則纏繞于第三繞線部241而遠 離多個次級繞線25~29，因此可提升第二初級繞線24與次級繞線25 29間的 電磁耦合率。
另外，變壓器22的第一屏蔽元件221及第二屏蔽元件222同樣可具有 減少變壓器22受電磁干擾影響的功效，因第一屏蔽元件221及第二屏蔽元 件222分別設置于第一初級繞線23及第二初級繞線24與多個次級繞線 25 29之間，因此第一初級繞線23及第二初級繞線24上的電磁干擾便傳導 至第一屏蔽元件221及第二屏蔽元件222上，又因第一屏蔽元件221及第二 屏蔽元件222連接至接地端G1，因此可將電磁干擾由接地端G1導出，如此 一來，便可阻隔第一初級繞線23及第二初級繞線24將本身的電磁干擾傳遞 至多個次級繞線25~29，使得第一初級繞線23、第二初級繞線24與多個次 級繞線25~29間的電磁耦合率增加，進而提升變壓器22的轉換效率。
請再參閱圖2，在一些實施例中，電源轉換電路2還具有一跳線路徑J1， 其一端與第一屏蔽元件221、第二屏蔽元件222連接，另一端則經由電阻R1 與開關元件21電連接，該跳線路徑J1用以使第一屏蔽元件221、第二屏蔽 元件222、開關元件21以及第一初級繞線23及第二初級繞線24之間形成一 個路徑最短的回路，使第一初級繞線23及第二初級繞線24所產生的電磁干 擾還可于該回路中重復地傳導，如此一來該電磁干擾便無法往電源轉換電路 2的其它路徑發(fā)散，可提升變壓器22的轉換效率。
綜上所述，本發(fā)明的用以減少電磁干擾影響的變壓器及其適用的電源轉 換電路通過將具有最大電磁干擾的第一初級繞線的第一繞線部鄰設于磁芯 組、電磁干擾較小的第一初級繞線的第二繞線部與第二初級繞線的第三繞線 部分別設置于第一初級繞線的第二繞線部及第二初級繞線的第四繞線部，而 與多個次級繞線相鄰近，以及通過設置于第一初級繞線、多個次級繞線之間 的第一屏蔽元件與設置于第二初級繞線與多個次級繞線之間的第二屏蔽元 件，故可減少變壓器受電磁干擾的影響，而提升變壓器的第一初級繞線、第二初級繞線與次級繞線間的電磁耦合率，使得變壓器可減少漏電感而提高轉 換效率。是以本發(fā)明的用以減少電磁干擾影響的變壓器及其適用的電源轉換 電路極具產業(yè)的價值，而依法提出申請。
本發(fā)明得由本領域普通技術人員可做出各種修改，然而皆不脫離如所附 權利要求書所欲保護的范圍。
權利要求
1.一種變壓器，至少包含一繞線基座；一磁芯組，部分穿設該繞線基座；一第一初級繞線，纏繞于該繞線基座上，且由一第一繞線部及一第二繞線部所構成，其中該第一繞線部的電磁干擾大于該第二繞線部；一次級繞線，纏繞于該第一初級繞線上；以及一第一屏蔽元件，設置于該第一初級繞線及該次級繞線之間，用以阻隔該第一初級繞線的電磁干擾傳導至該次級繞線；其中，該第一初級繞線的該第一繞線部與該磁芯組相鄰設，以通過該磁芯組來屏蔽該第一繞線部的電磁干擾，該第二繞線部纏繞于該第一繞線部上而與該次級繞線相鄰近，以增加該第一初級繞線及該次級繞線的電磁耦合率。
2. 如權利要求1所述的變壓器，其中該變壓器還具有一第二初級繞線， 纏繞于該次級繞在線，且該第二初級繞線由一第三繞線部及一第四繞線部所 構成，而該第一初級繞線、該第二初級繞線以及該次級繞線采用三明治繞法， 使該次級繞線纏繞于該第一初級繞線及該第二初級繞線之間。
3. 如權利要求2所述的變壓器，其中該變壓器還具有一第二屏蔽元件， 設置于該第二初級繞線及該次級繞線間，用以阻隔該第二初級繞線的電磁干 擾傳導至該次級繞線，而該第一屏蔽元件及該第二屏蔽元件分別為一金屬薄 片所構成。
4. 如權利要求3所述的變壓器，其中該第三繞線部的電磁干擾小于該第 四繞線部，且該第三繞線部纏繞于該第二屏蔽元件上而與該次級繞線相鄰 近，該第四繞線部纏繞于該第三繞線部上，增加該第二初級繞線及該次級繞 線間的電磁耦合率。
5. 如權利要求4所述的變壓器，其中該第一初級繞線與該第一屏蔽元件 間、該次級繞線與該第一屏蔽元件間，該次級繞線與該第二屏蔽元件間以及 該第二初級繞線與該二屏蔽元件間分別設置一絕緣物質以彼此隔離，而該絕 緣物質為一絕緣膠帶。
6. —種電源轉換電路，至少包含一開關元件；一電源輸入端，用以接收一電源信號；以及一變壓器，與該電源輸入端及該開關元件電連接，用以接收并轉換該電 源信號，該變壓器至少包含 一繞線基座；一磁芯組，部分穿設該繞線基座；一第一初級繞線，纏繞于該繞線基座上，且具有一第一繞線部及一 第二繞線部，其中該第一繞線部與該開關元件電連接，該第一繞線部的電磁 干擾大于該第二繞線部；一次級繞線，纏繞于該第一初級繞線上；以及一第一屏蔽元件，設置于該第一初級繞線及該次級繞線之間，用以阻隔 該第一初級繞線的電磁干擾傳導至于該次級繞線；其中，該第一初級繞線的該第一繞線部與該磁芯組相鄰設，以通過該磁 芯組來屏蔽該第一繞線部的電磁干擾，該第二繞線部纏繞于該第一繞線部上 而與該次級繞線相鄰，以增加該第一初級繞線及該次級繞線的電磁耦合率。
7. 如權利要求6所述的電源轉換電路，其中該變壓器結構還具有一第二 初級繞線，纏繞于該次級繞線上，且該第二初級繞線由一第三繞線部及一第 四繞線部所構成，其中該第三繞線部與該電源輸入端電連接，該第四繞線部 與該第一初級繞線電連接，且該第三繞線部的電磁干擾小于該第四繞線部， 而該開關元件為一N溝道金屬氧化物半導體場效晶體管。
8. 如權利要求7所述的電源轉換電路，其中該變壓器還具有一第二屏蔽 元件，設置于該第二初級繞線及該次級繞線間，用以阻隔該第二初級繞線的 電磁干擾傳導至該次級繞線。
9. 如權利要求8所述的電源轉換電路，其中該第二初級繞線的該第三繞 線部纏繞于該第二屏蔽元件上而與該次級繞線相鄰近，該第四繞線部纏繞于 該第三繞線部上，以增加該第二初級繞線及該次級繞線間的電磁耦合率。
10. 如權利要求8所述的電源轉換電路，其中該電源轉換電路還具有一 跳線路徑，該跳線路徑與該第一屏蔽元件、該第二屏蔽元件以及該開關元件 電連接，用以使該第一初級繞線、該第二初級繞線、該第一屏蔽元件、該第 二屏蔽元件以及該開關元件間形成路徑最小的一回路，以使該第一初級繞線及該第二初級繞線的電磁干擾于該回路中傳導，以減少該電磁干擾的發(fā)散。
全文摘要
本發(fā)明為一種用以減少電磁干擾影響的變壓器及其適用的電源轉換電路，該變壓器至少包含繞線基座；磁芯組，部分穿設繞線基座；第一初級繞線，纏繞于繞線基座上，且由第一繞線部及第二繞線部構成，其中第一繞線部的電磁干擾大于第二繞線部；次級繞線，纏繞于第一初級繞線上；以及第一屏蔽元件，設置于第一初級繞線及次級繞線之間，用以阻隔第一初級繞線的電磁干擾傳導至次級繞線；其中，第一初級繞線的第一繞線部與磁芯組鄰設，以通過磁芯組來屏蔽第一繞線部的電磁干擾，第二繞線部纏繞于第一繞線部上而與次級繞線鄰近，以增加第一初級繞線及次級繞線的電磁耦合率。本發(fā)明可減少變壓器受電磁干擾的影響，使變壓器減少漏電感而提高轉換效率。
文檔編號H01F27/34GK101673611SQ20081021506
公開日2010年3月17日 申請日期2008年9月9日 優(yōu)先權日2008年9月9日
發(fā)明者林瑞玲, 歐陽志弘, 許志勛 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司